热交换器原理与设计-题库-考点整理-史美中(DOC)

1、精品文档热交换器原理与设计题型：填空20 名词解释（包含换热器型号表示法） 20 简答 10 计算（ 4 题） 500 绪论? 热交换器 ：将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备。 （2013-2014 学年第二学期考题 名词解释 ）? 热交换器的分类：按照热流体与冷流体的流动方向分为：顺流式、逆流式、错流式、混流式? 按照传热量的方法来分： 间壁式、 混合式、 蓄热式 。 （2013-2014学年第二学期考题 填空 ）1 热交换器计算的基本原理（计算题）?热容量（W= M。：表示流体的温度每改变1C时所需的热量? 温度效率（ P） ：冷流体的实际吸热量与最大可能的吸热量的比率

2、（2013-2014 学年第二学期考题 名词解释 ）?传热有效度（£ ）：实际传热量Q与最大可能传热量 Q-之比2 管壳式热交换器? 管程：流体从管内空间流过的流径。壳程：流体从管外空间流过的流径。? <1-2>型换热器：壳程数为 1 ，管程数为 2? 卧式和立式 管壳式换热器型号表示法（ P43） （2013-2014 学年第二学期考题 名词解释 ）记：前端管箱型式：A 平盖管箱 B封头管箱壳体型 式 : E单程壳 体 F具有纵 向 隔板 的双程 壳体H-一双分流后盖结构型式：P填料函式浮头S 钩圈式浮头U U形管束? 管子在管板上的固定：胀管法和焊接法? 管子在管板上

3、的排列 ： 等边三角形排列 （或称正六边形排列）法、同心圆排列法、正方形排列法，其中等边三角形排列方式是最合理的排列方式。 （2013-2014 学年第二学期考题 填 空）? 管壳式热交换器的基本构造： 管板分程隔板纵向隔板、折流板、支持板挡板和旁路挡板防冲板?产生流动阻力的原因：流体具有黏性，流动时存在着摩擦， 是产生流动阻力的根源；固定的管壁或其他形状的固体壁 面，促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产生提供了条件。? 热交换器中的流动阻力：摩擦阻力和局部阻力? 管壳式热交换器的管程阻力：沿程阻力、回弯阻力、进出口连接管阻力? 管程、壳程内流体的选择的基本原则： （ P74）管程流

4、过的流体 ：容积流量小，不清洁、易结垢，压力高，有腐蚀性， 高温流体或在低温装置中的低温流体。 （2013-2014学年第二学期考题 简答 ）壳程流过的流体：容积容量大（特别是常压下气体） ，刚性结构换热器中换热系数大的流体，高黏度流体，层流区流动的流体，饱和蒸汽? 管子直径的选择： 总的趋向是采用小直径管优点： 传热增强，单位体积传热面大，传热面一定时，可使管子长度缩短缺点：流动阻力增加，管数增加，管子与管板连接处的泄露的可能性增大，易积垢。? 选择流速要尽量使流体呈湍流状态3 高效间壁式热交换器? 紧凑性：指热交换器的单位体积中所包含的传热面积大小，单位m2/m3? 板式热交换器主要部件及

5、作用：传热板片：使流体在低速下发生强烈湍流，以强化传热；提高板片刚度，能耐较高的压力。密封垫片：防止流体的外漏和两流体之间内漏。压紧装置：将垫片压紧，产生足够的密封力，使得热交换器在工作时不发生泄漏，通过旋紧螺栓来产生压紧力。? 板式热交换器的型号表示法（P129）? 板翅式热交换器的结构基本单元 是：隔板、翅片、封条。（2013-2014 学年第二学期考题 填空 ）? 翅片作用：扩大传热面积，使换热得以改善，承担主要的传热任务，加强两隔板之间的作用。? 翅片的型号表示法（P141） （2013-2014 学年第二学期考题名词解释 ）? 翅片选择基本原则 ： （2013-2014 学年第二学期

6、考题 简答 ）平直翅片：流体之间温差较大；流体中含有固体悬浮物；传热过程中有相变的冷凝、蒸发等情况。锯齿形翅片：流体之间温差较小；流体的粘度较大；传热过程中有相变的冷凝、蒸发等情况；在空分设备中，可逆式热交换器。多孔翅片：在空分设备中，冷凝蒸发器。?翅化比（B ）:翅片管外表面积与光管内表面积之比（P165）（2013-2014 学年第二学期考题 名词解释 ）?热管正常工作的2个条件：AP c）APv+APi+APg （文字表述：毛细压差应能克服蒸汽从加热段流向冷却段的阻力、冷凝液体从冷却段回流到加热段的阻力以及重力对液体流动的影响）热管工况： 蒸发段的饱和温度仅稍高于冷凝段的饱和温度，此温降

7、小于1C2c即近乎等温流动时，被认为是工作正常? 热管工作原理：工作时，蒸发段因受热而使其毛细材料中的工作液体蒸发，蒸汽流向冷凝段，在这里由于受到冷却使蒸汽凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不已，热量由热管一端传至另一端。? 热管工作特性：冷凝段，工作液在流动方向上因有蒸汽不断冷凝而增加；蒸发段，工作液在流动方向上因不断蒸发而减少；绝热段，工作液保持不变?热管工作极限：黏性极限声速极限携带极限毛细极 限沸腾极限工作温度低时，最易出现黏性极限及声速极限，在高温下则 应防止出现毛细极限及沸腾极限。(2013-2014学年第二学期 考题填空)6.3传热强化?增强传热的基本

8、途径：扩展传热面积F加大传热温差At提高传热系数K计算题部分：1.已知 ti =300C, ti =210 C, t2 =100C, t2'=200C。试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差。(1)逆流布置；(2) 一次交叉，两种流体均不混合；(3) 1-2型管壳式，热流体在壳侧；(4) 2-4型管壳式，热流体在壳侧；(5)顺列布置。解：(1) A tmax=t1 t 2 =210100=110 CAtmin=t/ -t 2 =300200=100 C110-100,n (110/100)=104.9(2)%， 200- 100P = 0.5t；-t； 300- 100一匚1300-

9、210R = -= 0,9t _ t 200 - 100由课本图1.14查得初=0.92At m=104.9区0.92=96.5 C(3)由课本图1.8查得屈=0.85At m=104.9 X 0.85=89.2 C(4)由课本图1.11查得回=0.97At m=104.9 X 0.97=101.8 C(5) At max =t 1 t 2 =300100=200 CAt min =t 1 -t 2 =210200=10 CMm = In200 - 10 =63,4200/ /102.1-2型管壳式换热器，用 30 C的水来冷却120c的热油(C0=2100J/ (kgK),冷却水流量为 1.

10、2kg/s ,油流量为 2kg/s , 设总传热系数K=275W/(nGK),传热面积A=20nm,试确定水与油 各自的出口温度。解：取水的定压质量比热 Cp=4200J/(kg Qk),热油的热容量 W=Mco=2KI2100=4200W/K,冷水的热容量 W=Mcp=1.2 区4200=5040W/K精品文档因而 W1=Win,W=WaxminR =匚 W maxiyi 4200=0.83KF KA 275 x 20 NTU =1,31%4200f = NT"+R； = L31 x "+0商=L7传热有效度1 (1+1)+ /1 +喷1 + ")/(。-)|代

11、入数 据，得 _=0.539又因为I'】，,所以解得t 1 =71.5 C【或利用实际传热量Q=£ Wn(t 1 -t 2 )=W1(t 1 -t 1 ),代入数据，解得 tl" =71.5 C热平衡关系 W1(t 1 -t 1 )=W2(t 2 -t 2 ),即4200区(120-71.5)=5040 区(t 2 -30),解得 12 =70.3 C所以水的出口温度为70.3 C,油的出口温度为71.5 C 一 、 一一 、一 一 3.一台逆流式水-水换热器，t1 =87.5 C,流量为每小时9000kg, t2'=32C,流量为每小时13500kg，总传

12、热系数 K=1740W<rGk), 传热面积A=3.75m2,试确定热水的出口温度。解：取水的定压质量比热 Cp=4200J/( kg ?K)900()W. =x 4200 = 10500W/K热水热容量1 360013500=x 4200 = 1S7S0W/K冷水热容量因而VWV2=VWaxWR mrnwX 10500二二 0.67W2 15750NTU =%KF KA1740 x 3.75 =0.62W1 105001 - exp - NTU(l - RE =工-/?卢犯仃火1 4)1 - exp -0.62 x (1 - 0,67)_1 - 0,67 x exp - 0.62 x

13、(f- 0,67) - '1一% 87,5-片1t=041=t = 64.7 口 C_ t 87.5-3211【或利用实际传热量 Q=£ Win(t 1 -t 2尸W(t 1 -t 1 ),代入数据,解得"=64.7 C所以热水的出口温度为 64.7 C4.温度为99 c的热水进入一个逆流型的热交换器，将4 c的冷水加热到32C,热水流量为 9360kg/h ,冷水流量为4680kg/h ,传热系数为830W/ (吊？),试计算该热交换器的传热面积和传热有效度。水的比热为 Cp=4186J/ (kg?C)解法93603600x4186= 10883,6PV/二 36

14、00w2x41H6 = 5441.8W/4680=2 P 3600W=Wax,W=Win,R=Win/WnaX=4680/9360=0.5 ,rJI2 -232 -4= 0.295_ t 99-41e =J -=>NTU = 0.38NTU=KF/W/F=NTUW/K=4680J.38 x 0,5 xX41863600830=2A9in2解法二：由热平衡方程 W(t 1' -t 1' )=W2(t 2 -t 2 ),代入数据，解得 t;=85 C逆流型换热器的对数平均温差为【或者用算术平均温差A t=73,8 t max+Atmin)传热量 Q=WV 12=5441.8(32-4)=152370.4WQ = fka4=f =152370.4830 x 738=2.49m25.在一台1-2型壳式换热器中，管内冷却水从16c升高到35C,管外空气从119c下降到45C,空气流量为19.6kg/min ,换热 器总传热系数K=84W/(m2?K),试计算所需的传热面积。解：先按逆流算